(57)【要約】【課題】ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷によらず、一定の深さで研削を行うことに主眼を置いたオンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法を提供する。【解決手段】ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷に応じて、オンラインロールグラインダ砥石のロールへの押付線圧を変化させる。【選択図】  図１
2006181630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法において、
ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷に応じて、オンラインロールグラインダ砥石のロールへの押付線圧を変化させることを特徴とするオンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延機で金属片を圧延する際に、被圧延材と接触するロール表層には次第に転動疲労による疲労層が形成される。
【０００３】
この転動疲労とは、ロール表面上のあるロール軸方向直線上で見た場合、ロールを撓ませようとする圧延反力の作用が、ロールの回転により、結果的に該ロール表層をロール軸方向に引っ張ったり圧縮したり繰り返し及ぶことによって生ずる。
【０００４】
累積圧延負荷（一般に、新品ロールあるいはロールショップ研磨直後あるいはオンラインロールグラインダによる研磨直後の状態から起算して、累積的な圧延量または圧延距離または両者の積等で表される）がロール表面からの深さ方向に増大するにつれて、転動疲労によってできるクラックの、ロール表面からの深さが増していく。
【０００５】
この、ある程度の深さに達している、クラックの存在する領域のことを冒頭に述べた疲労層と呼んでいるのである。
【０００６】
この疲労層は冷間圧延の場合はもちろん、熱間圧延の場合にも形成される。そして、熱間圧延の場合には、被圧延材が数百〜千数百℃と高温なことから、被圧延材側からロール側への入熱による熱疲労とヒートクラックの影響も、疲労層の形成に加わることになる。
【０００７】
疲労層が進展すると、それに起因して、ロール表層の破壊、欠け落ちが起こるようになり、新品ロールあるいは後述のロールショップでの研磨直後、あるいは、本発明にも使用する後述のオンラインロールグラインダによる全面研磨直後の状態よりも、同部位のロール表層は起伏の激しい凹凸状になり、そのまま圧延を継続すると、その凹凸が被圧延材に転写される結果、製品の表面品質を損なうことになる。
【０００８】
そこで、従来は、ある程度の量の圧延を終了したロールを圧延機から抜出して、表層を研磨済のロールに交換すると共に、抜出したロールは、ロールショップと呼ばれるロール表層の研削場に搬入し、当該ロールを、その圧延し終わった圧延量または圧延距離に基づいて求められる疲労層の厚さの分、グラインダにより研削し除去していた。
【０００９】
しかしながら、ロールを圧延機から抜出して、研磨済のロールと交換する作業が頻繁に行われる結果、冷間圧延、熱間圧延等の製造ラインの稼働率、生産能率の低下が問題となっていたことから、特許文献１では、そのロールの累積圧延負荷が所定量に達する毎に、オンラインロールグラインダにより、当該ロールの疲労層を研削除去する方法を提案している。
【００１０】
このオンラインロールグラインダの概要を図５に示すが、（ａ）は鳥瞰図、（ｂ）は側面図である。回転砥石３１を備えた研削ユニット３３が、ロール軸方向すなわち被圧延材幅方向に往復動作（オシレート）する。
【００１１】
図５（ｃ）はオンラインロールグラインダの要部を拡大して示した図であるが、圧延機のロール（ワークロール）１９の表層を研削する回転砥石３１は、軸受３５を介して軸受箱３９に回転自在に支承されている。その回転砥石３１と同軸上に、軸受３６を介して軸受箱４０に支承された砥石回転モータ３７が配設されている。回転砥石３１の駆動軸３８と砥石回転モータ３７の出力軸４１とはスプライン付ユニバーサルジョイント４２により回転自在に連結されている。前記回転砥石３１側の軸受箱３９はリニアガイド４３を介して架台４４に取り付けられており、押し付けシリンダ３４の作動によりリニアガイド４３で案内されつつ表面からの深さ方向前後に移動する。その前進移動により、回転砥石３１がロール１９に対して押し付けられる。そして、押し付けシリンダ３４の架台４４は先述の研削ユニット３３の一部としてロール１９の軸方向に沿って移動可能である。
【００１２】
前記押し付けシリンダ３４および回転砥石モータ３７は、図示しない駆動制御装置からの指令により制御される。駆動制御装置は、後出図２中のビジネスコンピュータ５４やプロセスコンピュータ５２内に被圧延材８一本毎に対応付けしてデータとして持っている、材質、寸法等のデータを基に、被圧延材の圧延を行う毎に、予め当該ロールの圧延負荷を計算し、その時使用中の各ロールに対応付けして累積していく。圧延負荷としては、例えば圧延量（ｔ）や圧延量×圧延距離のうちのいずれか等を採用する。そして、累積圧延負荷と回転砥石３１の押付線圧、およびロール１９と回転砥石３１の相対摺動速度を変数とした実研削量についてのモデル式に従って、所定研削量の研削を行うことを目標に、前記回転砥石３１の押付線圧、および前記ロール１９と回転砥石３１の相対摺動速度を制御する。そして、駆動制御装置は、研削を行なった際には研削量をメモリに記憶するようになっている。
【００１３】
ところで、回転砥石３１を平面図的に見た様子の一例を図６に示すが、砥石は例えば８個で構成され、全体でリング状になるよう配列され、リング外径は２００ｍｍ、内径は１２０ｍｍ内外の大きさであるが、今、図示しないロール１９と回転砥石３１の接触部分がＡだとすると、Ａのロール軸方向の幅ｗが決まっていて、ロール１９の一周当たりの、ロール軸方向への、回転砥石３１とロール１９の接触部分Ａの移動量も、この幅ｗで一定とした場合、ロール１９の表層が研削される現象は、回転砥石３１とロール１９の接触押圧により発生する荷重（押付線圧）、及び回転砥石３１とロール１９が接触した状態でロール１９が回転して摺動する回数に支配される。ちなみに図中点線で囲まれるＡ’で示す領域は、ロール１９が丁度一周後の回転砥石３１とロール１９が接触する部分を示す。
【００１４】
特許文献２では、単位時間当りのロール研削体積（以下研削能と称す）は回転砥石３１のロール１９表面への押付線圧と、回転砥石３１とロール１９との間で生じる相対摺動速度に依存し、研削能を表す式として、次式のような回帰式を提案している。
【００１５】
Ｖｇ＝ａ・Ｐb・Ｖrc                             ・・・（１）
Ｖｇ  ：  研削能（cc/min）
Ｐ  ：  砥石押付線圧（kgf/mm）
Ｖr  ：  相対摺動速度（mpm）
（ Ｖr＝ＶＲ＋ＶＧ 、ＶＲ：ロール周速（mpm）、ＶＧ：回転砥石周速（mpm））
ａ 、ｂ、ｃ  ：  研削能パラメータ
これらの関係であるが、砥石押付線圧Ｐが大きいほど研削能Ｖｇは大きくなり、又、相対摺動速度Ｖｒが大きいほど研削能Ｖｇは大きくなる定性的関係にある。
【００１６】
なお、特許文献２の式を図６にあてはめると、相対摺動速度Ｖrは、正確には、
Ｖr ＝ＶＲ＋Ｖｇcosθ
となる。
【００１７】
又、出願人は、特許文献３で、単位時間当りのロール研削体積すなわち研削能を被圧延材毎に変えることを提案している。
【特許文献１】特開平１０−３２８７１６号公報
【特許文献２】特開平０７−０８８５１３号公報
【特許文献３】特開２００２−１７８０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、従来の特許文献１〜３に示すようなロール表層の研削方法では、いずれも、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷によらず、一定の砥石押付線圧、一定の相対摺動速度で研削するようにしていたため、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷の多少にともない、ロール軸方向にオシレートしながら研削していったときの実績的な研削能に変動が生じ、累積圧延負荷の大きい領域においては所望よりも深く研削が行われてしまう結果、過研削によるロール原単位の悪化につながったりする、という問題があった。
【００１９】
そこで本発明は、この従来の問題を解決するべくなされたものであり、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷によらず、一定の深さで研削を行うことに主眼を置いたオンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、オンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法において、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷に応じて、オンラインロールグラインダ砥石のロールへの押付線圧を変化させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、オンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法において、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷に応じて、オンラインロールグラインダ砥石のロールへの押付線圧を変化させるようにしたので、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷によらず、一定の深さで研削を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
（研削能決定式）
今、一つのロールをとって考えた場合、そのロールにとっての累積圧延負荷を考慮した研削能を表すモデル式として、一例を次式（２）に示す。
【００２４】
Ｖｇ＝９．８（１＋ｄ・Ｌ）・ａ・Ｐb・Ｖrc        ・・・（２）
Ｖｇ  ：  研削能（cc/min）
Ｐ  ：  砥石押付線圧（kＮ/mm）
Ｖr  ：  相対摺動速度（mpm）
（ Ｖr＝ＶＲ＋ＶＧ 、ＶＲ：ロール周速（mpm）、ＶＧ：砥石周速（mpm））
ａ 、ｂ、ｃ、ｄ  ：  研削能パラメータ
Ｌ ：  圧延距離（km）
この式のａ、ｂ、ｃ、ｄとして、例えば次のような値
ａ＝０．０２４５
ｂ＝０．６９２
ｃ＝０．５０３
ｄ＝０．００７５０
を用いた場合、押付線圧と研削能の関係を示したものが図１である。
【００２５】
がしかし、これらａ、ｂ、ｃ、ｄ等の研削パラメータは、その製造ラインの製造品種や寸法の構成、あるいはロール材質等により変わってくるもの、と考えられるから、必ずしも上記各値に限るものではなく、実測データと合うように回帰して求めればよいわけで、適宜調整してよい。
【００２６】
また、累積圧延負荷としては、必ずしも上記の例のように圧延距離を用いなくてもよく、研削能を表すモデル式として、例えば上記（２）とは別な、下記（３）式のようなモデル式、あるいは全く別な形のモデル式を用いるなどしてもよい。
【００２７】
Ｖｇ＝９．８φΣ（Ｌ×Ｐr）÷（Ｄ×Ｗ）・ａ・Ｐb・Ｖrc      ・・・（３）
Ｖｇ ：  研削能（cc/min）
Ｌ  ：  圧延距離（km）
Ｐr  ： 被圧延材の圧延荷重
Ｄ  ： ロール直径
Ｗ  ： 被圧延材幅
Ｐ  ： 砥石押付線圧（kＮ/mm）
Ｖr  ： 相対摺動速度（mpm）
（ Ｖr＝ＶＲ＋ＶＧ 、ＶＲ：ロール周速（mpm）、ＶＧ：砥石周速（mpm））
φ、ａ 、ｂ、ｃ、ｄ  ：  研削能パラメータ
Σ：各被圧延材一本毎の和であることを示す。
【００２８】
ちなみに上記（３）式中の、
φΣ（Ｌ×Ｐr）÷（Ｄ×Ｗ）
の部分は、被圧延材から受ける荷重Ｐｒを被圧延材幅Ｗで割った線圧に、その被圧延材の圧延距離Ｌをロール直径Ｄで割った転動回数を掛け算することで、そのロールにどのくらいの負荷が加わったか、そのロールへの圧延負荷を表すパラメータ的な指標である。ここで円周率πはφの中に含まれている。Σで各被圧延材一本毎に和をとり、累計することで、累積圧延負荷となる。
【００２９】
このことを本発明のポイントである、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷に応じて、オンラインロールグラインダ砥石のロールへの押付線圧を変化させる制御に反映する。押付線圧とは、回転砥石のロールへの押付時の荷重を、ロールと回転砥石の接触部分Ａのロール軸方向の幅ｗで割った値である。
【実施例】
【００３０】
図２に示すような熱間圧延ライン１００の仕上圧延機１８の第２スタンドＦ２に本発明を適用した場合を例に、以下、図５（ｃ）、図６を参照しつつ、オンラインロールグラインダ３０によるロール表層の研削方法について説明する。図２において、８は被圧延材、１０は、例えばＮｏ．１〜３の３基の加熱炉、１２は、例えばＲ１〜Ｒ３の３スタンドの粗圧延機、１３は、そのワークロール、１４はクロップシャ、１６はデスケーリング装置、１８は、例えばＦ１〜Ｆ７の７スタンドの仕上圧延機、１９は、そのワークロール、３０は、該ワークロール１９用のオンラインロールグラインダ、２２は冷却ゾーン、２４は、例えばＤＣ１〜ＤＣ２の２基のコイラー、５０は、ロールグラインダ駆動制御装置を含む制御装置、５２は、該制御装置５０に指令を与えるプロセスコンピュータ、５４は、該プロセスコンピュータ５２に指令を与えるビジネスコンピュータである。Ｇ、Ｋはそれぞれ伝送経路を表す。
【００３１】
ロールグラインダ駆動制御装置を含む制御装置５０から指令されて、オンラインロールグラインダ３０の架台４４がオシレートすると共に、押し付けシリンダ３４が動き、回転砥石３１がその待機位置からロール１９の表面に向かって移動する。
【００３２】
回転砥石３１がロール１９の表面に到達する前の予め設定されたある位置に到達すると、砥石回転モータ３７が駆動されて回転砥石３１が回転し始める。回転砥石３１の砥石周速は、予め、例えば３ないし１００ｍｐｍの範囲内の固定値、例えば３０ｍｐｍに固定しておく、というふうに決めておいても良いし、ロール周速は各種の被圧延材毎に変動するため、所望の研削能とそれに対応した押付線圧を発揮するような値に適宜調整するのも好ましい。
【００３３】
続いて、プロセスコンピュータ５２内で、前述の（２）のモデル式により、ａ＝０．０２４５、ｂ＝０．６９２、ｃ＝０．５０３、ｄ＝０．００７５０として、被圧延材一本毎の圧延距離Ｌやロール周速ＶＲ等の各実績値により必要な研削能がまず求まり、同モデル式で規定されている研削能と押付線圧との関係から必要な押付線圧が求まる。
【００３４】
そして、その押付線圧となるよう、図５（ｃ）中に示す押し付けシリンダ３４の動作で回転砥石３１がロール１９の表面に押し付けられ、回転砥石３１が回転されて、ロール１９の表層の研削が始まる。
【００３５】
押し付けシリンダ３４あるいはそれに供給される油圧の系統には図示しない油圧圧力計が設置されていて、所望の押付線圧が発揮されるのに相当する値に、検出される油圧圧力が達するように、制御装置５０から指令を送って油圧圧力を制御するようにする。油圧圧力を制御するには、押し付けシリンダ３４を動作させる油圧の系統にサーボ弁を設置しておいて、そのサーボ弁を用いた圧力制御で油圧圧力を制御するのが好ましい。
【００３６】
回転砥石３１はロール１９の軸方向一端側から他端側へと架台４４の移動と共に研削を行ない、必要な研削能の研削を、順次、累積圧延負荷に応じて行った後、研削が終了したら、押し付けシリンダ３４が後退方向へと動作して回転砥石３１が後退する。その後、回転砥石３１は架台４４と共に待機位置へ移動して、次の研削に備える。
【００３７】
このような研削方法により研削した結果、製品の表面品質を損なうことなく、ロール原単位が、従来に比べ、約１０％低減した。
【００３８】
なお、上記の例では、図２に示すような熱間圧延ライン１００の仕上圧延機１８の第２スタンドＦ２に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明は、Ｆ２以外の仕上圧延機のスタンドＦ１、Ｆ３〜Ｆ７に適用しても、あるいは粗圧延機１２のスタンドＲ１〜Ｒ３に適用してもよく、図３に示すような、スラブ連続鋳造設備６を備えた熱間圧延ライン２００の仕上圧延機１８のスタンドＦ１〜Ｆ７に適用してもよいし、図４に示すような冷間圧延ライン３００の仕上圧延機１８のスタンドＦ１〜Ｆ５その他に適用しても勿論よい。
【００３９】
図４において、６１は複数（図では２基）の巻出リール、６２は、異なる巻出リール６１から巻出された被圧延材８を接合して連続帯化するための接合機、６３は、仕上圧延機１８の入側、出側に設けられたループ設備、６５は、圧延後の被圧延材８を再び所定長で切断するための切断機、６６は、該切断機６５で切断された被圧延材８を再び巻取るための巻取リールである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、鉄鋼ほかの金属の圧延に広く適用できる、オンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法であり、製品の表面品質を損なうことなく、ロール原単位を改善する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に従った場合の、オンラインロールグラインダによるロールの研削能と押付線圧との関係を示した線図。
【図２】本発明を適用すべき圧延ラインの一例を示す図。
【図３】本発明を適用すべき圧延ラインの他の例を示す図。
【図４】本発明を適用すべき圧延ラインの他の例を示す図。
【図５】本発明に使用するオンラインロールグラインダを図解して示す図。
【図６】本発明に使用するオンラインロールグラインダの回転砥石とロールの関係を図解して示す図。
【符号の説明】
【００４２】
６  スラブ連続鋳造設備
８  被圧延材
１０  加熱炉
１２  粗圧延機
１３、１９  ロール（ワークロール）
１４  クロップシャ
１６  デスケーリング装置
１８  仕上圧延機
２０  バックアップロール
２２  冷却ゾーン
２４  コイラー
３０  オンラインロールグラインダ
３１  回転砥石
３２  オシレート用スクリュー＆ナット
３３  研削ユニット
３４  押し付けシリンダ
３５、３６  軸受
３９、４０  軸受箱
３７  砥石回転モータ
３８  駆動軸
４１  出力軸
４２  スプライン付ユニバーサルジョイント
４３  リニアガイド
４４  架台
５０  制御装置
５２  プロセスコンピュータ
５４  ビジネスコンピュータ
６１  巻出リール
６２  接合機
６３  ループ設備
６５  切断機
６６  巻取リール
１００、２００  熱間圧延ライン
３００  冷間圧延ライン
Ａ  ロールと回転砥石の接触部分
【図１】
2006181630.tif 000003
【図２】
2006181630.tif 000004
【図３】
2006181630.tif 000005
【図４】
2006181630.tif 000006
【図５】
2006181630.tif 000007
【図６】
2006181630.tif 000008